Этап логического проектирования предназначен для выбора типа модели данных и погружения концептуальной модели в нее, то есть представления концептуальной модели в структурах выбранной модели данных, например, реляционной.
Результатом концептуального проектирования является модель предметной области, выраженная в терминах используемой семантической модели, например, ER-модели, которая может быть использована в базе данных любого типа. При переходе к следующему этапу моделирования следует выразить концептуальную модель предметной области в терминах выбранной модели данных. Таким образом, на этапе логического проектирования осуществляется выбор модели данных, то есть на этом этапе концептуальная модель отображается в модель, основанную на структурах, характерных для выбранной модели, например, реляционной.
Процесс проектирования представляет собой процесс нормализации схем отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает свойствами, лучшими, чем предыдущая.
Наиболее распространены три подхода к решению этой проблемы. Первый подход – это ручное преобразование концептуальной модели предметной области в логическую схему базы данных. Выполняется этот процесс согласно имеющимся методикам, в которых все шаги преобразования достаточно четко описаны.
Второй подход – это автоматизированная компиляция концептуальной модели предметной области в схему базы данных, обычно реляционного типа. В результате создается реляционная схема базы данных в третьей нормальной форме.
Третий подход – это непосредственная работа с базой данных в семантической модели, то есть применение систем управления базой данных (СУБД), основанных на семантических моделях.
|
|
Изучение этапа логического проектирования разумно начать с ручного преобразования концептуальной модели в логическую. Этот процесс начинается с того, что концептуальная модель вначале уточняется и лишь после этого преобразуется в логическую модель данных. В процессе разработки логическая модель постоянно тестируется и проверяется на соответствие требованиям пользователей.
При проверке корректности логической модели данных используется метод нормализации. Нормализация гарантирует, что полученные из концептуальной модели данных отношения не будут обладать избыточностью, способной вызвать аномалии обновления после их физической реализации. Например, чтобы изменить Фамилию необходимо обновить соответствующие строки во всех отношениях, где есть этот атрибут и, если будут обновлены сведения не во всех строках, то в этом случае база данных будет содержать противоречивые сведения.
Результат работы на этом этапе описывается логической моделью и логической схемой. Логическая модель и логическая схема рассматриваются как детализация концептуальной модели и схемы. Однако допустимо, чтобы в логической схеме были дополнительные связи, отсутствующие в концептуальной схеме. Например, в концептуальной схеме можно указать общее количество часов, а в логической – количество часов по каждой дисциплине.
Таким образом, на логическом этапе разрабатывается структура базы данных в соответствии с концептуальной моделью, т.е. моделью предметной области, а созданная логическая модель данных является источником информации для этапа физического проектирования.
|
|
Нормализация отношений.
Главным в процессе проектирования реляционной базы данных является определение структуры входящих в нее таблиц (отношений). То есть необходимо определить, из каких отношений должна состоять баз и какие атрибуты должны входить в эти отношения. Группировка атрибутов в таблицы должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных, ликвидирующей агрегаты (объединения) данных и упрощающей процедуру их обработки.
На начальных этапах работы с базами данных эти вопросы решались интуитивно. В настоящее время в теории баз данных для этих целей используется аппарат, предложенный Э. Коддом и получивший название нормализации отношений. Нормализация отношений – это процесс пошагового разложения исходных отношений, входящих в базу, на более простые. Э. Кодд предложил набор формальных требований к организации данных. Эти требования получили название нормальных форм. Отсюда нормализация отношений – это приведение отношений к нормальной форме. Каждой нормальной форме ставятся в соответствие некоторые ограничения. И говорят, что отношение находится в конкретной нормальной форме, если оно удовлетворяет соответствующим им ограничениям. В процессе нормализации на каждом шаге схема отношений базы данных приводится к соответствующей нормальной форме. Каждая последующая нормальная форма улучшает предыдущую, удаляя из таблиц избыточную, не ключевую информацию.
Таким образом, нормализация отношений представляет собой процесс преобразования данных с целью ликвидации повторяющихся групп и иных противоречий в хранении данных для приведения таблиц к виду, позволяющему осуществлять непротиворечивые и корректные редактирования данных.